Influence of Direct Seeding Technology on Respiration of Chernozem-Like Soils of Amur Region

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Soil CO2 emission was measured by the field chamber method in the experiment on application of no-till technology (without tillage) on chernozem soils of the Amur region of Russia, where 30% of the country’s soybeans are grown. One-factor and two-factor models for estimation of soil respiration per year were constructed based on the data of field measurements for 2022–2024. Soil temperature is a reasonably good predictor of emission (R2 = 0.8, p < 0.001), which allows us to use continuous soil temperature series from loggers to calculate seasonal fluxes at a frequency of 6 times per day. Total annual flux in the experimental plot (no-till) was 0.69 t C/ha or 23.6% lower than in the control plot (conventional tillage). The contribution of the summer period to the annual flux was 59%. The two-factor T&P-model (temperature and precipitation) showed an overestimation of annual flux by 40%. Application of air temperature from the nearest weather station for modeling gave an underestimation of total flux by 13–20%. The no-till plot showed higher water-soluble carbon (2.5 and 3.8%, p = 0.055) and nitrogen (0.3 and 0.6%, p = 0.0025) relative to the conventional plot. Switching to no-till technology increases the density of the upper soil horizons by 8–12%, but the density remains within the optimum for soybean. In the no-till plot, soil volumetric moisture is also consistently higher (by 38% on average in the 0-5 cm layer), which is a strategically important advantage due to frequent periods of moisture deficiency.

About the authors

A. V. Ivanov

Institute of Geology and Nature Management of the Russian Academy of Sciences

Email: aleksandrgg86@mail.ru
Blagoveshchensk, 675011 Russia

V. V. Getmanskii

Far Eastern State Agrarian University

Blagoveshchensk, 675005 Russia

P. V. Tihonchuk

Far Eastern State Agrarian University

Blagoveshchensk, 675005 Russia

O. A. Selikhova

Far Eastern State Agrarian University

Blagoveshchensk, 675005 Russia

A. V. Danilov

Institute of Geology and Nature Management of the Russian Academy of Sciences

Blagoveshchensk, 675011 Russia

O. A. Piletskaya

Institute of Geology and Nature Management of the Russian Academy of Sciences

Blagoveshchensk, 675011 Russia

References

  1. Алферов А.М., Блинов В.Г., Гитарский М.Л., Грабар В.А. и др. Мониторинг потоков парниковых газов в природных экосистемах. Саратов: Амирит, 2017. 279 с.
  2. Гетманский В.В., Тихончук П.В., Захарова Е.Б. Влияние прямого посева на фотосинтетическую деятельность сои сорта Дебют // Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития. Мат. межд. конф. Благовещенск, 2024. С. 37–45.
  3. Голов Г.В. Почвы и экология агрофитоценозов Зейско-Буреинской равнины. Владивосток: Дальнаука, 2001. 160 с.
  4. Григорьева В.З., Шкрабтак Н.В., Праскова Ю.А., Пеков Д.Б. Государственная поддержка развития отрасли растениеводства в Амурской области // Фундаментальные исследования. 2021. № 4. C. 35–41.
  5. Дридигер В.К., Иванов А.Л., Кулинцев В.В., Белобров В.П. Чернозем обыкновенный. Прямой посев, Ставропольский край. Опыт, две ротации. Ставрополь: Сервисшкола, 2024. 356 с.
  6. Казеев К.Ш., Мокриков Г.В., Акименко Ю.В., Мясникова М.А., Колесников С.И. Экологическая оценка применения технологии No-Till в Ростовской области. Ростов-на-Дону: Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. 332 с.
  7. Овсинский И.Е. Новая система земледелия. М., 1911. 288 с.
  8. Пустовойтов Н.Д. Сезонно-мерзлотные почвы и их мелиорация. М.: Наука, 1971. 231 с.
  9. Рахимова Ю.М., Дозоров А.В., Подсевалов М.И., Наумов А.Ю. Влияние различных приёмов основной обработки и применения гербицидов в посевах сои на агрофизические показатели плодородия почвы // Вестник Ульяновской гос. с./х. академии. 2013. № 4. С. 6–13.
  10. Турин Е.Н. Преимущества и недостатки системы земледелия прямого посева в мире (обзор) // Таврический вестник аграрной науки. 2020 № 2. С. 150–168.
  11. Федюнин С.А., Васильев И.В., Сапрыкин Н.П. Перспективные технологии возделывания сои в условиях Оренбуржья // Известия Оренбургского гос. аграрного ун-та. 2017. № 2. С. 27–29.
  12. Ямковой В.А. Соя – фирменная культура Амурской области // Вопросы географии Верхнего Приамурья. 2019. № 6. С. 101–119.
  13. Abdalla K., Chivenge P., Ciais P., Chaplot V. No-tillage lessens soil CO2 emissions the most under arid and sandy soil conditions: results from a meta-analysis // Biogeosciences. 2016. V. 13. P. 3619–3633. https://doi.org/10.5194/bg-13-3619-2016
  14. Bokova A.I., Panina K.S., Dridiger V.K., Gadzhiumarov R.G., Kuznetsova N.A., Potapov M.B. Soil-dwelling springtails as indicators of the efficiency of No-till technologies with different amounts of mineral fertilizers in the crop rotation on chernozem soils // Soil Till. Res. 2023. V. 232. P. 105760. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105760
  15. Breil N.L., Lamaze T., Bustillo V., Marcato-Romain C., Coudert B., Queguiner S., Jarosz-Pelle N. Combined impact of no-tillage and cover crops on soil carbon stocks and fluxes in maize crops // Soil Till. Res. 2023. V. 233. P. 105782. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105782
  16. Buragiene S., Sarauskis E., Romaneckas K., Adamaviciene A., Kriauciuniene Z., Avizienyte D., Marozas V., Naujokiene V. Relationship between CO2 emissions and soil properties of differently tilled soils // Sci. Total Environm. 2019. V. 662. P. 786–795. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.236
  17. Chataut G., Bhatta B., Joshi D., Subedi K., Kafle K. Greenhouse gases emission from agricultural soil: a review // J. Agric. Food Res. 2023. V. 11. P. 100533. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2023.100533
  18. Chen Z., Leffler A.J. Soil basal respiration and nitrogen mineralization from C3 and C4 grass dominated plant communities respond differently to temperature and soil water variation // J. Arid Env. 2024. V. 224. P. 105235. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2024.105235
  19. Gelybo G., Barcza Z., Dencso M., Potyo I., Kasa I., Horel A., Pokovai K. et al. Effect of tillage and crop type on soil respiration in a long-term field experiment on chernozem soil under temperate climate // Soil Till. Res. 2022. V. 216. P. 105239. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105239
  20. Graham M.W., Thomas R.Q., Lombardozzi D.L., O’Rourke M.E. Modest capacity of no-till farming to offset emissions over 21st century // Environ. Res. Lett. 2021. V. 16. P. 054055. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abe6c6
  21. Ivanov A.V., Zamolodchikov D.G., Salo M.A., Kondratova A.V., Piletskaya O.A., Bryanin S.V. Soil respiration in forest ecosystems in the south of the far east // Eurasian Soil Sc. 2023. V. 56. № 9. P. 1201–1209. https://doi.org/10.1134/S1064229323601142
  22. Kassam A., Friedrich T., Derpsch R. Successful experiences and lessons from conservation agriculture worldwide // Agronomy. 2022. V. 12. № 769. P. 1–19. https://doi.org/10.3390/agronomy12040769
  23. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Myakshina T.N., Sapronov D.V., Zhmurin V.A., Kudeyarov V.N., Romashkin I.V. Experimental and model estimates of respiration of the forest sod-podzolic soil in the Prioksko-Terrasny nature reserve // Contemporary Problems of Ecology. 2020. V. 13. P. 813–824. https://doi.org/10.1134/S1995425520070057
  24. Kudeyarov V.N. Soil respiration and carbon sequestration: a review // Eurasian Soil Sc. 2023. V. 56. P. 1191–1200. https://doi.org/10.1134/S1064229323990012
  25. Mondal S., Chakraborty D., Paul R.K., Mondal A., Ladha J.K. No-till is more of sustaining the soil than a climate change mitigation option // Agriculture, Ecosyst. Env. 2023. V. 352. P. 108498. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108498
  26. Potapov P., Turubanova S., Hansen M.C. et al. Global maps of cropland extent and change show accelerated cropland expansion in the twenty-first century // Nat Food. 2022. V. 3. P. 19–28. https://doi.org/10.1038/s43016-021-00429-z

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».